【正文】 據(jù)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算。為了方便建模，本人采用 SolidWorks 中的零件尺寸進(jìn)行液壓成型模的設(shè)計(jì)。 液壓拉深成形根據(jù) SolidWorks 中的零件尺寸可以知道所設(shè)計(jì)的零件中部是屬于拋物線形的，拋物線燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)28形零件目前應(yīng)用的較多，如汽車車燈外殼、自行車車燈等。目前，拉深這種復(fù)雜的拋物線零件，已被液壓成形及橡膠成形所代替。采用液壓成形的零件，可以得到較理想的尺寸精度和表面質(zhì)量的制品。對(duì)于這類拋物線零件，若用普通拉深，需要多道工序，而用液壓成形，可以減少工序。液壓成形是指直接利用液體（水、油類）的壓力，使坯料成形的一種沖壓加工方法。利用液壓成形，可以進(jìn)行的工序有：彎曲、拉深、翻邊、成形等。液壓成形較其他成形有如下優(yōu)點(diǎn)：1） 模具制造簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短。2） 模具壽命較長(zhǎng)，并且模具的通用化程度較高。3） 采用液壓拉深時(shí)，其拉深深度可加大并可加工形狀復(fù)雜的制品零件。4） 液壓成形可不必使用特殊的專用冷沖壓設(shè)備。液壓成形盡管有上述優(yōu)點(diǎn)，但它用液體充當(dāng)凸、凹模，因此操作工藝較一般鋼模及橡皮模復(fù)雜的多，故目前使用的還不夠廣泛。液壓成形有兩種類型：一種是凸模采用液體，另一種是凹模采用液體。不論是哪種類型，其原理全是一樣的。根據(jù)以上情況和本人的課題設(shè)計(jì)要求，本人采用液壓凹模拉深，即采用液體充當(dāng)拉深凹模，而凸模仍為普通的鋼制凸模的一種拉深方法,在凸凹模之間隔一層橡膠模，以便于成型。這種液壓凹模拉深，其液壓特點(diǎn)是：1） 液壓凹模拉深時(shí)，由于有很高的液體靜壓力，可將坯料緊緊地壓在凸模之上，故工件底部不易變薄。2） 液壓凹模拉深時(shí)，極限拉深系數(shù)要比普通拉深極限系數(shù)小得多，故材料變形容易，易于成形，無(wú)需多次拉深，一次即可成形。3） 采用液壓凹模成型，坯料定位容易，故質(zhì)量、精度高于液壓凸模拉深。4） 液壓凹模拉深不易出現(xiàn)皺紋 [6]。液體的壓力，對(duì)成形有很大影響。壓力不能過(guò)大或過(guò)小。其壓力可按下式確定： （44）1Ptd??式中 ——所需液體單位壓力（ ） ；MPa ——零件直徑（mm） ；——材料厚度（mm） ；t浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )29 ——坯料周邊產(chǎn)生拉深變形所需的拉應(yīng)力（ ） 。1?MPa可近似按下式確定： （45）?式中 ——材料的屈服強(qiáng)度（ ） ；z?Pa ——零件拉深系數(shù)。根據(jù)以上條件，得知所需要液體單位壓力為：= (N) （44）????40??如果所拉深零件形狀較為復(fù)雜，若使成形能得到零件底部較小的圓角半徑時(shí)，則必須加大液壓力，其值為： （46）ztPr??式中 ——零件底部的圓角半徑（mm） ；r ——材料的屈服強(qiáng)度（ ） ；z?Ma——材料厚度（mm） 。t 根據(jù)以知尺寸，零件底部較小的圓角半徑最小值為 。??則可以得到： （46）???????在實(shí)際生產(chǎn)中，采用最大單位壓力壓力： 。???? 用 SolidWorks 設(shè)計(jì)液壓成型模根據(jù)以上情況情況，用 SolidWorks 設(shè)計(jì)液壓成形模，為了方便液壓拉深成型，本人假設(shè)坯料經(jīng)這副液壓成模后成形模后的零件尺寸如圖 45 所示。燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)30 圖 45 液壓成型后的零件模型和尺寸根據(jù)已知結(jié)構(gòu)特點(diǎn)得知，上一道工序成形件是直徑 為 190mm 的 1060 的鋁板圓形D坯坯料，板材厚度為 t=，而成型后的坯件尺寸可見(jiàn)上圖，板材厚度 t=（理論假設(shè)） ，凸緣直徑 ，???????緣 大 邊 緣，兩個(gè)圓角半徑分別為 ，??r， ，查手冊(cè)可得，圓筒的內(nèi)徑公差為 ， 公差為2r3r 10.?D緣。.? 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式對(duì)毛坯的計(jì)算在 SolidWorks 中測(cè)量以上零件的單面面積為 ,原先的毛坯單面積為：，己經(jīng)非常接近了，為了方便起見(jiàn)，則可認(rèn)為這毛坯直徑為 。毛坯作為落料件，其精度應(yīng)低于 級(jí)。查手冊(cè)可將毛坯直徑公差定為 ，并1T3.??按“入體原則”標(biāo)注為單向負(fù)公差。毛坯形狀及尺寸是落料模沖壓落料后的成形件。驗(yàn)算拉深系數(shù) 由于本人采用高壓液體通過(guò)橡皮使工件成形，因此不同于一般的拉深。要形成以上的零件模型可以認(rèn)為通過(guò)一次拉深可以實(shí)現(xiàn)。毛坯相對(duì)厚度： %tD?凸緣彎曲處的直徑： md大浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )31凸緣彎曲處的相對(duì)直徑： ??大緣 實(shí)查表得該尺寸處第一次拉深時(shí)極限拉深系數(shù)為：,而實(shí)際拉深系數(shù)為: （47）???大 緣 實(shí)筒形中面直徑為： 56mdt???凸緣相對(duì)直徑： 查表得該尺寸處第一次拉深時(shí)極限拉深系數(shù)為：,而實(shí)際拉深系數(shù)為: （48）???大可見(jiàn)，以上的分部分析符合一次拉深成形的要求。計(jì)算成形力并選用液壓機(jī)根據(jù)液壓拉深成形中采用最大單位壓力 。圓形坯料的單面面積?????可近似取： ，則拉深力可按下式計(jì)算：??總 （49）?????拉 深 總 單然而在實(shí)際拉深中，凸模所受的力要比上面的小，因?yàn)閴哼叢糠值拿娣e是不受正面的拉深力的，在設(shè)計(jì)中取上值計(jì)算。壓力機(jī)上的單位壓邊力約為 ，則?????單邊力的的公式計(jì)算如下： （410）????2 ? ????????大緣 實(shí)然而本人設(shè)計(jì)的壓邊裝置是為了零件的定位和加緊，防止邊緣在拉深過(guò)程中起皺，同時(shí)要保證材料有一定的流動(dòng)性?？梢?jiàn)，加緊力不需要以上這么大，在設(shè)計(jì)中取上值計(jì)算。 根據(jù)本人的設(shè)計(jì)需要在模具上增加一個(gè)卸料裝置，其裝置又具有壓邊功能，則采用彈簧卸料，其作用力作用在環(huán)形鋼圈上，環(huán)形圈會(huì)托住拉深零件的邊緣，使零件頂出，具體可見(jiàn)三維模型，其卸料力是為了取出成形零件。 （411）????????????重卸其質(zhì)量由 SolidWorks 直接算出。 ，則不需要添加額外的力，壓邊裝置就可實(shí)現(xiàn)QF?壓 邊 卸卸料功能。則其總的壓力為 （412）??1058F???總 拉 深 壓 邊燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)32根據(jù)以上條件，選擇四柱式單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)，其型號(hào)為：4000A。模具結(jié)構(gòu)形式選擇在這模具中，工件的高度為 60mm，為了零件便于卸料和取出，模具行程在每次的工作中至少為 120mm。初步定為彈簧作為卸料裝置，模具上的緩沖器可作壓邊裝置，與彈簧連接的環(huán)形圈為頂件裝置，使出件方便。工件經(jīng)拉深成形后嵌在下模的凹模內(nèi)，由頂出件的回彈和橡皮模液壓回復(fù)來(lái)頂出成形件。此模具通過(guò)高壓液體通過(guò)橡皮使工件成形。橡皮膜厚度 ，最高壓力可達(dá) ，橡皮膜壽命可 2 萬(wàn)件以上，拉深系數(shù)可達(dá) ，10MPa ~4拉深深度可達(dá)直徑的 倍左右，橡皮膜與高壓液體組成一個(gè)流體凹模。 模具零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 “液壓凸?！钡脑O(shè)計(jì)有壓邊圈拉深時(shí)凸模和凹模間的單邊間隙值一般取:.(m)zt???由于本人設(shè)計(jì)的凹模是流體凹模，故只要設(shè)計(jì)凸模就可以了，拉深成形時(shí)，零件會(huì)緊緊夾在凸模和橡皮膜之間。則凸模的表面形狀可按成形零件的凹面形狀尺寸確定。在凸模外沿處采用階梯狀，可與壓邊環(huán)配合，在最后的行程成型過(guò)程中保持和壓邊環(huán)的同步運(yùn)動(dòng)，使成型不出現(xiàn)明顯的紋路和裂痕，凸模模型如圖 46 所示，具體的凸模尺寸可見(jiàn)二維 CAD圖。圖 46 凸模模型壓邊環(huán)的設(shè)計(jì)壓邊環(huán)的計(jì)算：壓邊環(huán)在液壓凸模上做上下運(yùn)動(dòng)，壓邊環(huán)通過(guò)螺釘與環(huán)形擋塊連接，浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )33它與橡膠壓板之間應(yīng)該是動(dòng)配合，其外圓柱與橡膠壓板的配合處采用圓錐形，其角度與橡膠壓板的孔圓錐角度相同。在壓緊的過(guò)程中恰好保持壓邊環(huán)下端面和橡膠模上端面一定的間隙，可容工件在成型的過(guò)程中有一定的金屬流動(dòng)性。其內(nèi)孔的比拉深凸模的直徑大，在加工中的尺寸要求可在這個(gè)范圍內(nèi)，~.4m導(dǎo)向作用。壓邊環(huán)的內(nèi)孔與凸模相關(guān)聯(lián)，采用階梯狀，對(duì)凸模的的運(yùn)動(dòng)起到一定的導(dǎo)向和限位作用，對(duì)零件的成型給予了一定的安全保護(hù)。其三維模型如圖 47 所示，具體其它尺寸及要求可見(jiàn)二維 CAD 圖。 圖 47 壓邊環(huán)模架的設(shè)計(jì)根據(jù)工件的大小和壓力機(jī)的型號(hào)，設(shè)計(jì)模架的周界 為 320mm 320mm 的模架。LB?模具中各零部件見(jiàn)的關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)（1）液壓模中頂板和底板的設(shè)計(jì)：為了方便加工和模具的安裝，液壓模的頂板和底板的長(zhǎng)寬都取 320mm 320mm 的數(shù)據(jù)。其上的螺釘孔可按三維裝配模形和 CAD 圖的尺寸要求來(lái)?加工。在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)加工中，其加工尺寸在模具要求功能不變的情況下可活性調(diào)節(jié)。（2）上模墊塊和下模墊塊的設(shè)計(jì)：在模具中添加上模墊塊和下模墊塊分別安裝導(dǎo)套和導(dǎo)柱目的是為了模具在上機(jī)安裝之前有很好的定位，防止模具的關(guān)鍵部分相互碰撞積壓，有利于精確安裝，在導(dǎo)柱和導(dǎo)套的導(dǎo)向作用下，有利于打出比較精準(zhǔn)的半成品件。其具體尺寸要跟導(dǎo)柱和導(dǎo)套相關(guān)聯(lián)，可見(jiàn) CAD 圖。（3）環(huán)形擋塊和上模圓形墊板的相關(guān)設(shè)計(jì)：在凸模和頂板之間添加圓形墊板，為了方燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)34便安裝和減輕模具重量，同時(shí)對(duì)模具的受力進(jìn)行均化。在環(huán)形擋塊的設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)較深的沉頭孔，其孔的深度與安裝其上的螺釘長(zhǎng)度和壓變環(huán)的行程有關(guān)，這樣保證壓邊環(huán)在整個(gè)工作過(guò)程中的正常運(yùn)行。具體的結(jié)構(gòu)模型和尺寸可見(jiàn)三維模型和 CAD 圖。（4）凹模零件和橡膠壓板的設(shè)計(jì)：根據(jù)壓邊環(huán)的外錐形結(jié)構(gòu)，橡膠壓板的內(nèi)孔配合處也采用相關(guān)的錐形結(jié)構(gòu)，同時(shí)此錐形結(jié)構(gòu)有利于圓板工件的定位，一定的錐面有利于圓板滑移到要求的位置，其外沿結(jié)構(gòu)與凹模外沿結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)。橡膠壓環(huán)與凹模零件之間夾了一層具有彈性的橡膠模，因此橡膠壓板也起到一定的夾緊作用。凹模零件根據(jù)凸模的大小來(lái)來(lái)設(shè)計(jì)擴(kuò)大凹模內(nèi)槽的尺寸，具體的數(shù)據(jù)可見(jiàn) CAD 圖。在凹模零件的側(cè)面開(kāi)一個(gè)小孔，以便與機(jī)器外面的液壓槽聯(lián)接，使里面的液體和外面的液體相互融通，保持一定的壓力狀態(tài)。這樣在開(kāi)模時(shí)，壓邊環(huán)退出橡膠凹模后，恢復(fù)液體壓力，在一定的液體壓力作用下，橡膠模自動(dòng)回彈恢復(fù)到原來(lái)的形狀，同時(shí)把成型零件頂出。其具體的相關(guān)尺寸可見(jiàn) CAD 圖。（5）彈性卸料裝置的設(shè)計(jì)：在壓邊環(huán)和環(huán)形擋塊之間通過(guò)螺釘連接，在螺釘上加上彈簧，使模具在開(kāi)模時(shí)，凸模先推出，壓邊環(huán)在彈簧壓力和重力的作用下，壓緊零件，使其脫離凸模。當(dāng)凸模退出一定量時(shí)，在螺釘?shù)膸?dòng)作用下，壓邊環(huán)離開(kāi)橡膠模。當(dāng)其離開(kāi)到一定程度時(shí)，液壓槽內(nèi)液體沖壓，橡膠模開(kāi)始恢復(fù)原型，零件應(yīng)橡膠模的彈力而向上彈，工件就這樣頂出了。其彈性卸料裝置的具體結(jié)構(gòu)和尺寸要求見(jiàn)三維模型和 CAD 圖。 裝配圖模型 液壓模裝配好以后，可的到液壓模示意圖 48，具體的尺寸要求可見(jiàn)零件圖和裝配圖。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )35圖 48 液壓模1——內(nèi)六角螺釘 2——內(nèi)六角螺釘 3——頂部墊板 4——凸模 5——內(nèi)六角螺釘6——內(nèi)六角螺釘 7——圓形壓板 8——上模墊塊 9——彈簧 10——橡膠壓板11——內(nèi)六角螺釘 12——底部墊板 13——凹模 14——內(nèi)六角螺釘 15——下模墊塊16——橡膠墊塊 17——零件 18——壓邊環(huán) 19——導(dǎo)柱 20——環(huán)形擋塊 21——內(nèi)六角螺釘?shù)谖逭?翻邊模的設(shè)計(jì) 用材料為 1060 牌號(hào)的圓形純鋁板經(jīng)液壓模拉深后，所生成的零件如圖 51 所示，此工件要通過(guò)翻邊模的翻邊成型后，使其邊緣部分翻邊。翻邊后的零件如圖 52 所示。燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)36圖 51 經(jīng)液壓模拉深后的零件圖 52 經(jīng)翻邊模翻邊成型后的零件 工藝分析計(jì)算并選擇模具結(jié)構(gòu)形式 從液壓模成型零件到翻邊模的成型零件，零件的外邊緣進(jìn)行了彎曲變形。因此，在對(duì)模具結(jié)構(gòu)分析時(shí)，只要對(duì)這部分進(jìn)行分析就可以了。本人的設(shè)計(jì)中之前已經(jīng)對(duì)零件的尺寸進(jìn)行了規(guī)定和要求，因此半成品件通過(guò)這四副模具的加工成型不需要對(duì)其零件進(jìn)行修邊，不合格的直接作報(bào)廢處理。然而在實(shí)際生產(chǎn)中，燈照的尺寸精度要求不是很高，其它不重要的地方可以適當(dāng)按加工條件和要求改進(jìn)。浙 江 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 )37 計(jì)算毛坯在 Solidworks 中分別對(duì)經(jīng)過(guò)對(duì)液壓成型零件和翻邊成型后零件的質(zhì)量和內(nèi)表面積進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)質(zhì)量互等原理來(lái)設(shè)計(jì)翻邊的量如上圖 52 所示 。在設(shè)計(jì)中，其數(shù)據(jù)不可能做到完全的數(shù)據(jù)統(tǒng)一，小量的差異可以忽略不計(jì)。經(jīng)過(guò)翻邊后的零件質(zhì)量特性和經(jīng)過(guò)液壓模后的零件質(zhì)量特性可分別見(jiàn)下圖 53 和圖 54 所示。圖 53 經(jīng)過(guò)翻邊后的零件質(zhì)量特性燈罩拉深成形分析及模具設(shè)計(jì)38圖 54 經(jīng)過(guò)液壓模后的零件質(zhì)量特性 驗(yàn)算拉深系數(shù)根據(jù)翻邊模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，零件在翻邊成型過(guò)程中，零件的內(nèi)沿部分被壓緊，真正的拉深彎曲的地方是零件的外沿部分，對(duì)液壓成型后的零件進(jìn)行計(jì)算分析。利用軟件對(duì)零件的外緣部分的直徑進(jìn)行測(cè)量，得知： ，?緣翻邊后的零件其邊緣部分的直徑為： 緣毛坯的相對(duì)厚度： %tD??翻 緣則相對(duì)直徑： 緣 緣則查手冊(cè)得知極限拉深系數(shù)約為 ，而實(shí)際的拉深